先驱者探测器推力异常现象
1998年10月5日，《物理评论快报》（Physical Review Letters）第81期发表了一篇题为：
“来自先驱者10/11、伽利略和尤利西斯探测器的数据，显示了一种明显异常的、微弱的、远距离的加速度。”
作者：John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto 和 Slava G. Tuyshev
.....参考文献：PACS编号：04.80.-y, 95, Eg, 95.55.Pe
.....以下是摘要，首先为英文，然后为法文翻译：
来自先驱者10/11、伽利略和尤利西斯探测器的无线电测距数据表明，探测器上似乎存在一种明显的、恒定的加速度，其大小为8.5 × 10
厘米/秒
，方向指向太阳。已经使用了两种独立的代码和物理策略来分析这些数据。一些可能的原因已被排除。我们讨论了未来的运动学测试以及信号的可能来源。
来自先驱者10、先驱者11和尤利西斯探测器的无线电信号表明，存在一种指向太阳的异常加速度，其数量级为8.5 × 10
厘米/秒
。两种独立的计算程序被用于分析接收到的数据。一些潜在原因已被排除。我们讨论了未来的运动学测试，并探讨了这一现象的可能来源。
先驱者X
.....接着是文章的摘要和一些摘录。
....对遥远行星的探索始于1972年，先驱者10号发射，随后是1973年的先驱者11号。在经过木星和土星的重力弹弓效应后，这两艘探测器采取了双曲线轨道，因此离开了太阳系。尽管先驱者10号仍然发送信号，但美国国家航空航天局（NASA）于1997年3月31日正式结束了该任务，此时探测器距离太阳67个天文单位。先驱者11号的无线电系统于1990年10月1日停止工作，此时该探测器距离太阳30个天文单位。不管怎样，由于它们的旋转稳定性能良好，这些探测器是进行动力学研究的极佳设备。可以通过每隔五天进行一次加速度测量（实际上是减速测量），从而达到约10-10厘米/秒2的评估精度。因此，我们对这两艘探测器的轨道进行了分析，地点是喷气推进实验室（JPL）的深空网络（DSN）部门。在这样的分析中，我们当然考虑了来自行星的扰动、辐射压力、星际介质效应以及广义相对论效应。总之，我们采取了所有必要的预防措施，以获得一个分析结果，排除所有已知的相对于简单开普勒轨道的扰动原因。从1980年开始，当辐射压力效应（随着距离的平方反比减小）可以忽略不计时，该效应在20个天文单位的距离上产生的加速度小于5 × 10-8厘米/秒2，分析显示存在一个异常的减速分量，即“指向太阳的加速度”（正如文章中所使用的术语），其典型值为：（8 ± 3）× 10-8厘米/秒2。我们随后考虑了这种效应可能的原因：
- 柯伊伯带的引力场
- 银河的引力场
- 时历误差
- 地球位置评估的典型误差
- 进动和章动现象。
....但这些“力”都无法解释这种效应：差距达三个数量级。随后，我们设想这种现象可能是由于电力发生器（钚）的功率下降引起的。但这一原因被排除了，因为如果真是这样，这种现象会随电力发生器功率的下降而随时间变化。因此，我们得出结论，探测器受到的指向太阳的加速度为：
....- 先驱者10号：（8.09 ± 0.20）× 10-8厘米/秒2
....- 先驱者11号：（8.56 ± 0.15）× 10-8厘米/秒2
....这些值在40至60个天文单位的距离范围内，灵敏度为2 × 10-8厘米/秒2时没有变化。我们随后考虑了阻力效应，即环境粘度对探测器速度的正比作用。但在这种情况下，由于这两艘探测器的轨道相对于太阳并非径向，因此这种解释并不太可信。
...随后，我们扩大了分析范围，包括另外两艘探测器：伽利略号和尤利西斯号，其轨道位于黄道面之外。有大量的数据可供使用，涉及多普勒效应测量。很快发现，由于太阳辐射压力的显著影响，从伽利略号数据中几乎无法提取任何信息。然而，对尤利西斯号数据的分析却揭示了一种未知的指向太阳的加速度，其值为：
...- （12 ± 3）× 10-8厘米/秒2
...在第三艘探测器上发现了同样的现象，我们随后认为这可能是由于所用代码的问题。因此，我们换用了CHASMP（紧凑高精度运动程序）分析工具：没有任何变化。我们进而考虑原子钟可能“随时间漂移”或在地球不同地点给出不同的数值（...）。
...尽管如此，伽利略号也发现了同样的现象（8 ± 3）× 10-8厘米/秒2：但由于靠近太阳，该值几乎等于由辐射压力效应产生的值（而这一效应对于先驱者10号、先驱者11号和尤利西斯号来说可以完全忽略）。
...随后，我们考虑了未知的光子与太阳风之间的相互作用（...）。随后的讨论涉及未来的任务，如“冥王星快车”和“太阳探测器”。
..我们曾怀疑这种效应是否可能归因于太阳系中暗物质的存在，但这种解释意味着暗物质的质量超过3 × 10-4个太阳质量。但这与基于可见质量的历书精度相矛盾。事实上，一个低两个数量级的额外质量就足以产生可观察的扰动，包括对天王星这样的遥远天体。因此，暗物质的假设被放弃，同时“大质量中微子群”的假设也被放弃。
..随后，我们考虑了通过引入一种Yukawa力来修改引力势。参考文献如下：
..M.M Nieto 和 T Goldman, Phys. Rev. Rep. 205, 221 (1991)；216, 343 (1992)。
..引力势变为：
l 是这种新力的作用半径。这种模型导致恒定的加速度：
其中 a1 是在距离 r1 = 1 天文单位处的牛顿加速度。我们还考虑了其他修改牛顿定律的模型。然而，这种对牛顿定律的修改应该会对太阳系中行星的轨道产生影响。对于火星这样的行星，维京号探测器可以检测到轨道参数的变化，其精度约为百米。结合火星和地球所受效应，测量精度将达到150米。然而：
“先驱者效应未被观察到……一个较大的误差将与整体行星历书不一致。”
翻译：“未观察到先驱者效应……一个较大的误差将与历书数据不一致。”
...后果是：如果这种作用于旋转探测器上的异常径向加速度具有引力起源，它就不是普遍的。也就是说，它对质量为1000公斤的物体的影响将比对行星质量物体的影响大100倍或更多。这将是等效原理的一种奇怪的违反。
...顺便提一下，维京号的数据也使用了第二个代码（CHASMP）进行了分析，之前已经提到过。
...文章的结论是：目前这种效应的原因仍然是一个完全的谜。当然，我们不禁会想知道，这种虽然微弱但完全可以测量的效应，是否可能归因于一种“双物质环境”的排斥效应，这种环境倾向于在任何物质缺失的地方渗透。根据我的模型，邻近宇宙中的“星际真空”包含的双物质密度远高于稀薄物质的密度。系统性研究、建模和计算机模拟将是一个非常棒的论文主题。不幸的是，试图涉足这些领域的研究生将立即被抹去其研究生涯，彻底消失。
Remy Chauvin写了一句话作为结论：
...当你想要做某事时，你立即会遇到：
...........- 做同样事情的人
...........- 做相反事情的人
...........- 什么都不做的人。
顺便说一句：有人可能会认为（这一点在文章中没有提到），这种异常加速度可能与“宇宙常数效应”有关。但因为观察到的效应是减速，所以应该称之为“真空的引力作用”。此外，这种效应应该随着距离的增加而增加。先驱者探测器，至少其中一艘，距离太阳约60个天文单位，即1013米。如果冥王星的平均轨道距离为50亿公里，即5 × 1012米，那么这些探测器，其中最老的于1972年发射，距离太阳约为太阳系直径的两倍。相比之下，尤利西斯号探测器在黄道面之外探索宇宙，其距离仅为三亿公里，即天王星轨道的十分之一，或冥王星轨道的六分之一。因此，尤利西斯号离太阳更近。然而，尤利西斯号观测到的恒定加速度异常为12 × 10-8厘米/秒2，比先驱者探测器的异常值高1.4倍。这似乎从一开始就排除了“宇宙常数”的可能。
...那么，如果有一种与双物质环境相关的排斥效应呢？在这种观点下，由于物质和双物质相互排斥，当一种占主导地位时，另一种就不存在，反之亦然。在我所描述的图景中，大量的双物质聚集在构成宇宙大尺度结构（VLS）的“大空洞”中心。物质则围绕着类似“肥皂泡”的结构分布，星系团是三个层的交汇点。在这些“板”中，星系处于由双物质构成的温暖结构中，类似于奶酪，星系则位于空洞中。但这一切仍只是图示。双物质倾向于在任何可能的地方渗透。星系并不是均匀分布的物质。相对于恒星种群而言，它们只是点缀在巨大空洞中的微小物质颗粒。在这些空洞中，有星际气体云，当然。但物质并不无处不在。当它处于稀薄状态时，双物质就会渗透。因此，可以想象，星际空间可能含有低密度的双物质。这将对“系统的约束”产生微小的贡献。太阳系在引力方面可以粗略地表示为一个点质量：太阳的质量，即2 × 1030公斤。相对于这个质量，行星只是微小的扰动物体。因此，如果存在双物质分布，那么它在第一近似下将具有几乎球对称的分布。在远离太阳的恒星之间，这种双物质的密度r*几乎是恒定的，当接近太阳时会下降。这种空缺具有约束效应，会减缓探测器。需要通过数值模拟来评估这种分布，然后看看这种解释是否与历书的精度相容。
计数器初始化于2001年12月12日。访问次数：
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